專利名稱：用于操作靜液壓驅動車輛的控制系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明公開總體涉及靜液壓驅動車輛，并且更具體而言，涉及控制與 此類車輛相關的發(fā)動機的方法。
背景技術：
公知靜液壓驅動車輛。 一種典型的車輛包括具有連接至一個或多個流 體泵的輸出軸的發(fā)動機。典型流體泵經(jīng)傳動裝置連接至發(fā)動機并具有改變 其排量以滿足車輛的動力需求的能力。與這種車輛相關的流體泵或泵經(jīng)由 流體壓力管線連接至車輛周圍的各種致動器和液壓馬達。例如，車輛可具 有一個或多個液壓行走馬達，馬達使驅動輪或滾筒旋轉并使車輛在地面上 移動。這些馬達以來自上述泵的加壓流體流為動力。這些馬達的轉速和扭 矩輸出與經(jīng)過它們的液壓流體的流速成比例。
連續(xù)的方式運轉。為此，通過控制泵的排量實現(xiàn)供給至車輛各系統(tǒng)的液壓 流體的流速的調(diào)制。車輛操作員移動控制桿以實現(xiàn)泵排量的調(diào)節(jié)。控制桿 經(jīng)由纜索連接至用來改變和調(diào)節(jié)泵排量的機構。例如，公知的具有可通過 旋轉的旋轉斜盤的角度控制行程的往復式活塞的變排量泵可具有纜索，該 纜索可操作地設定為響應操作員改變控制桿位置而改變旋轉斜盤的角度。
雖然這種用于靜液壓車輛的控制模式是有效的，但是發(fā)動機在這種恒 定狀態(tài)運轉不能為車輛提供燃料經(jīng)濟性、降低的噪音或長使用壽命。即， 當車輛未在滿負荷能力運轉時車輛發(fā)動機以恒定發(fā)動機轉速和扭矩能力運 轉造成浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面描述了一種操作靜液壓驅動車輛的方法，所述車輛包括 操作地與流體泵相關的發(fā)動機。流體泵能夠供給流體流使之通過至少一個 靜液壓行走馬達，從而以行駛速度驅動車輛。發(fā)動機響應至少一組由電子 控制模塊指令的工況。在車輛運轉期間，發(fā)動機可在第一工況運轉。操作 員給一控制裝置設定與泵的第一排量設定對應的期望流體流速，并通過使 流體流經(jīng)過行走馬達而以行駛速度驅動車輛。行駛速度與經(jīng)過行走馬達的 流體的流速成比例。用傳感器檢測流體流的壓力并將壓力傳遞至電子控制 器。電子控制器基于流體流的壓力、泵的排量設定和至少一個第一工況的 參數(shù)判定發(fā)動機第二工況。發(fā)動機然后在第二工況運轉同時保持行駛速度 恒定。第二工況與第一工況相比具有改進的燃料經(jīng)濟性和降低的噪音。
另一方面，本發(fā)明描述了一種控制系統(tǒng)，其包括控制裝置，所述控制 裝置連接至可變排量泵并操作地設定流體流的期望流速。連接至所述可變 排量泵的排量傳感器檢測可變排量泵的排量設定，且壓力傳感器檢測運轉 行走馬達的流體的壓力。電子控制器接收流體流的期望流速、來自排量傳 感器的排量設定以及流體壓力，并基于所述排量設定和壓力判定泵負荷系 數(shù)。對照發(fā)動機運轉參數(shù)的映射基于所判定的泵負荷系數(shù)以及期望流速計 算發(fā)動機運轉參數(shù)。改變發(fā)動機的燃料供給指令、泵的排量設定和行走馬 達的排量"i殳定中的至少一個以改善車輛的運轉和效率。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的靜液壓驅動車輛的一個示例的輪廓圖。
圖2是圖l所示的車輛的各個部件和系統(tǒng)的框圖。 圖3是根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的第一實施方式的工作原理圖。 圖4是根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)的第二實施方式的工作原理圖。 圖5是包括在第一實施方式的電子控制模塊中的邏輯的至少一部分的 工作原理圖。
圖6U動機的常規(guī)動力曲線的示例。圖7是包括在第二實施方式的電子控制模塊中的邏輯的至少一部分的 工作原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及用于由于燃料消耗和噪音減少同時使用壽命和維護間隔增 加而使靜液壓驅動車輛的運轉最優(yōu)化的方法和程序。檢測液壓系統(tǒng)的壓力 并將其傳遞至電子控制器，所述電子控制器執(zhí)行調(diào)節(jié)各發(fā)動機和液壓系統(tǒng) 參數(shù)的優(yōu)化算法而使得發(fā)動機能夠以更有效的狀態(tài)運轉同時提供足夠的動 力以滿足車輛需求。例如，當車輛需求低于最大值時發(fā)動機可在較低的發(fā) 動機轉速和扭矩輸出運轉。更具體而言，當控制器判定發(fā)動機的動力輸出 超過系統(tǒng)的功耗時，控制器可提供適當?shù)妮敵鲂盘栆哉{(diào)節(jié)發(fā)動機的工況從 而實現(xiàn)改善的燃料經(jīng)濟性。在某些實施方式中，控制器也可降低運轉的發(fā) 動機的轉速同時通過增加泵或行走馬達的排量來進行補償，從而系統(tǒng)的流 速保持恒定同時改善了車輛的燃料經(jīng)濟性和使用壽命。
圖1示出靜液壓驅動車輛100的一個示例的輪廓圖。車輛100是僅僅 用于說明目的的土壤壓實車輛。可理解，本發(fā)明可應用于其他類型車輛中 的靜液壓驅動設備的任何用途。
車輛100包括發(fā)動機機架部分102和非發(fā)動機才幾架部分104。兩部分 機架102和104通過包括鉸鏈108的鉸接接頭106連接，其允許車輛100 在運轉期間轉向。機架的發(fā)動機機架部分102包括發(fā)動機110和一組車輪 112 (僅一個車輪可見)。發(fā)動機110可以是內(nèi)燃發(fā)動機一一例如壓縮點火 式發(fā)動機，但是一般而言，發(fā)動機110可以是任意通過消耗燃料為車輛的 各系統(tǒng)提供動力的原動機。
在此提出的示例性車輛ioo中，非發(fā)動才;i4^架部分104容納鋼輪114,
所述鋼輪114在車輛運動的同時繞其中心線旋轉。可包括內(nèi)部振動機構(未 示出)的鋼輪114的作用是壓實車輛100下方的地面。車輛100通常由乘 坐在駕駛室116中的操作員操作。駕駛室116可包括座椅118、轉向機構 120、調(diào)速桿或控制桿122以及操縱臺124。乘坐在駕駛室116中的操作員可例如通過利用轉向機構120來設定車輛100的行駛方向、或者利用控制 桿I"來設定車輛的行駛速度以控制車輛100的各種功能和動作?？衫斫猓?在此提出的各種控制機構的表現(xiàn)形式是一般性的并意圖涵蓋用來將操作員 的指令傳達至車輛的所有可能的機構或裝置。
圖2示出車輛100的各個部件和系統(tǒng)的框圖。發(fā)動機110可經(jīng)由傳動 裝置202連接至總體以204示出的兩個可變排量泵。第一可變排量泵206 可沿各自的輸入驅動軸(未示出)連接至第二可變排量泵208。兩個泵204 連接至傳動裝置202,使得兩個泵204 ,iUl動機110—起驅動?？衫斫猓?可用單一泵代替兩個泵204，或者選擇性地，可采用串聯(lián)布置或以任意其 他適當方式布置的多于兩個的泵。
第一可變排量泵206可連接至第一行走馬達210。行走馬達210可以 是操作轉動差速器212——其驅動車輪112—一的靜液壓驅動馬達。第一行 走馬達210具有流體輸入端口 214，所述流體輸入端口 214經(jīng)由后推進回 路流體供給管線218連接至第一泵206的流體輸出端口 216。第一行走馬 達210的流體輸出或返回端口 220經(jīng)由后推進回路流體返回管線224連接 至笫一泵206的流體返回端口 222。流體返回管線224可直接連接至第一 泵206的適當端口 ，或者選擇性地直接連接至儲存流體并對第一泵206供 給流體的流體儲箱(未示出)。以類似的方式，第二泵208可連接至鋼輪 行走馬達226。行走馬達226可操作轉動鋼輪114并具有流體輸入端口 228， 所述流體輸入端口 228經(jīng)由前推進回路流體供給管線232連接至第二泵 208的流體輸出端口 230。類似地，行走馬達226的流體輸出或返回端口 234經(jīng)由前推進回路流體返回管線238連接至第二泵208的流體返回端口 236。
壓力傳感器240連接在前流體供給管線218和后流體供給管線232上， 每條流體供給管線上至少連接有一個壓力傳感器。可理解，可在每條管線 上連接多于一個的傳感器240，或者選擇性地，可在供給管線218和232 之一上采用一個傳感器而另一供給管線則沒有。在所示的示例性實施方式 中，兩個傳感器240設置為單獨檢測經(jīng)過每個后流體供給管線218和前流體供給管線232的流體的壓力。每個傳感器240連接至電子控制模塊 (ECM) 242并為其提供壓力檢測信號。ECM 242可安裝在車輛或發(fā)動機 的任意部位上，并可釆取任意公知的方式連接至車輛100和/或發(fā)動機110 的傳感器和其他部件。，例如，ECM242可經(jīng)由攜帶與傳感器240檢測到的 壓力成比例的電壓或電流的電線或在連接于ECM 242與傳感器240之間的 封閉局域網(wǎng)(CAN)內(nèi)輸送數(shù)字信息的電線或其他導線連接。ECM 242 可進一步連接至排量傳感器244，所述排量傳感器244測量第一泵206或 第二泵208的排量，或者同時測量這兩個泵的排量。從簡潔的角度考慮只 示出單個排量傳感器244,但是可利用多于一個的傳感器來檢測一個或兩 個泵206和208的排量。任何情況下，排量傳感器244操作將排量檢測信 號提供至ECM 242。
圖3示出才艮據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)300的第一實施方式的工作原理圖。 系統(tǒng)300包括以可操作方式連接至一個或多個可變排量流體泵或泵送系統(tǒng) 304的發(fā)動機302。所有傳輸流體的連接路徑在本圖中用實線表示，并且所 有用于在各部件之間的動力和/或信息的連接路徑用虛線表示。短劃線用來 表示可選部件。在系統(tǒng)300操作期間，發(fā)動機302產(chǎn)生發(fā)動機動力(用虛 線表示)并且所述動力被傳輸至泵送系統(tǒng)304。泵送系統(tǒng)304設置為接收 發(fā)動機動力并利用發(fā)動機動力從儲箱306經(jīng)入口管線308泵送液壓流體流。 泵送系統(tǒng)304將流體流泵送出一個或多個出口通道，本實施例中泵送出第 一推進通道310和第二推進通道312。第一推進通道310內(nèi)的流體流被傳 送至第一行走馬達314。如上所述，第一行走馬達314可以是操作以轉動 車輛的一個或多個車輪或鋼輪的靜液壓行走馬達。第一行走馬達314有利 地具有可變排量的能力。第一行走馬達314的排量可由致動器316控制。 用短劃線示出的可選的位置或排量傳感器318可連接至與其相關的第一行 走馬達314和/或致動器316,并且如上所述可設置為以適當方式檢測與第 一馬達314的排量狀態(tài)有關的信息并將其傳遞至ECM320。第一行走馬達 314的致動器316適當?shù)剡B接至ECM 320,被構造成用于從ECM 320接 收傳遞的位置指令，并操作以改變第一行走馬達314的排量狀態(tài)。以類似的方式，第二行走馬達322具有可變排量的能力。第二行走馬 達322的排量可由致動器324控制。同樣用短劃線示出的可選的位置或排 量傳感器326可連接至第二行走馬達322和/或致動器324，并設置為檢測 與第二馬達322的排量狀態(tài)有關的信息并將其傳遞至ECM320。第二行走 馬達322的致動器324被構造成用于從ECM 320接收傳遞的位置指令并操 作以改變第二行走馬達322的排量狀態(tài)。
第一行走馬達314和第二行走馬達322在操作期間分別經(jīng)第一推進通 道310和第二推進通道312接收流體流。流體流可返回至泵系統(tǒng)304或者 如在本實施方式中所示分別經(jīng)第一返回通道328和第二返回通道330返回 至流體儲箱306。第一推進通道310和第二推進通道312中的流體可處于 高壓以驅動馬達314和322,而第一返回通道328和第二返回通道330中 的流體可處于低壓或大氣壓。
第一壓力傳感器332可與第一推進通道310流體連通。第一壓力傳感 器332可設置為測量供給至第一行走馬達314的流體流的壓力。第一壓力 傳感器332可輸出與被檢測的流體的壓力成比例的模擬或數(shù)字電信號。然 后通過用虛線示出的通信線334將該信號或讀數(shù)傳遞至ECM 320。類似地， 第二壓力傳感器336可與第二推進通道312流體連通。第二壓力傳感器336 可設置為測量供給至第二行走馬達322的流體流的壓力、并可輸出與被檢 測的流體的壓力成比例的模擬或數(shù)字電信號。通過用虛線示出的通信線 338也將該信號或讀數(shù)傳遞至ECM 320?？衫斫?，在所示的系統(tǒng)中或在具 有更少或更多的與之相關的行走馬達的其他系統(tǒng)中可采用少于或多于兩個 的壓力傳感器。
當系統(tǒng)300操作時，操作員可調(diào)節(jié)由泵系統(tǒng)304泵送的流體的流速。 例如，當?shù)谝恍凶唏R達314和第二行走馬達322可操作地連接至車輛的驅 動輪或滾筒時，經(jīng)過第一行走馬達314和第二行走馬達322的流體的流速 決定車輛的行駛速度。公知的是，靜液壓行走馬達的輸出速度隨從其經(jīng)過 的流體的流速增加而增加。控制桿340經(jīng)由聯(lián)動裝置342連接至泵或多個 泵304的排量機構(未示出)。聯(lián)動裝置342允許將由控制桿340的位移產(chǎn)生的任意手動位移或控制信號傳達到泵系統(tǒng)304?？刂茥U340的位移變 化可引起泵系統(tǒng)304內(nèi)的排量相應變化，因此引起經(jīng)過第一行走馬達314 和第二行走馬達322的流體流速的變化，從而最終引起車輛行駛速度的變 化。
排量傳感器344適當?shù)剡B接至泵系統(tǒng)304并設置為檢測泵系統(tǒng)304的 排量狀況或狀態(tài)。排量傳感器能夠產(chǎn)生排量信號，該排量信號能夠以指示 泵系統(tǒng)304工況的模擬或數(shù)字信號的形式經(jīng)由適當?shù)耐ㄐ啪€346傳輸至 ECM 320。 ECM320還能夠經(jīng)由總體以348示出的適當通信線路從發(fā)動機 302的各種部件接收信息并對其發(fā)送指令。例如，發(fā)動機信息可包括諸如 發(fā)動機轉速M動機負荷或扭矩輸出之類的各種發(fā)動機參數(shù)。
圖4示出才艮據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)400的第二實施方式的工作原理圖。 本實施方式中，從簡潔的角度考慮將相同的部件用與前面用來描述第一實 施方式的部件相同的參考標號表示。系統(tǒng)400包括發(fā)動機302,發(fā)動機302 以可操作方式連接至一個或多個可變排量流體泵，或者總體而言連接至泵 送系統(tǒng)404。泵送系統(tǒng)404具有由致動器或多個致動器406控制的可變排 量的能力。與第一實施方式的泵送系統(tǒng)304不一樣的是，泵送系統(tǒng)404的 排量控制通過致動器406的動作電氣地實現(xiàn)。通信連接裝置408連接ECM 420與致動器406,使得排量指令可被傳遞至致動器406，致動器406相應 地將起作用而改變泵送系統(tǒng)404的排量位置，并因此改變流體的流速和車 輛的行駛速度。換言之，第二實施方式的系統(tǒng)400被構造成用于操作員對 車輛速度的"線傳操控"控制。
此處，控制桿410連接至控制傳感器412?？刂茥U410的位移由控制 傳感器412檢測，控制傳感器412將指示控制桿410位置的電信號經(jīng)由控 制通信線413發(fā)送至ECM 420。來自控制傳感器412的信號可以是^^知的 任意類型的適當信號，例如由ECM 420接收和解譯的模擬或數(shù)字信號。 ECM420對泵系統(tǒng)404的排量位置控制可采取閉環(huán)控制方案的形式。閉環(huán) 控制方案利用來自連接至受控系統(tǒng)的傳感器的反饋從而精確地估計為實現(xiàn) 期望位置所需的控制量。這種情況下，連接至泵送系統(tǒng)404的排量傳感器444設置為檢測系統(tǒng)404的排量位置并經(jīng)排量反饋線446將該信息傳遞回 ECM 420。
在系統(tǒng)400操作期間，所述泵系統(tǒng)泵送流體流至第一行走馬達414和 第二行走馬達422。與第一實施方式的第一行走馬達314和第二行走馬達 322不一樣的是，第一行走馬達414和第二行走馬達422具有固定排量。 在此，馬達414和422中的可變排量能力可在某些情形下有助于更精確地 控制行駛速度并且認為這種變量能力是非必要的。第二實施方式具有設置 為分別檢測第一推進通道310和第二推進通道312中的流體壓力的第一壓 力傳感器332和第二壓力傳感器336。
當系統(tǒng)400操作時，操作員可通過移動控制桿410調(diào)節(jié)泵系統(tǒng)404泵 送的流體的流速。控制傳感器412檢測位移并將其傳遞至ECM420，并在 ECM 420中將其解譯為期望速度。所述期望速度被轉譯為用于泵系統(tǒng)404 的排量的期望位置，并且對致動器406發(fā)送指令以實現(xiàn)變化。排量傳感器 444將正確指令致動器406所需的反饋提供至ECM 420從而實現(xiàn)泵系統(tǒng) 404的期望排量。在已經(jīng)實現(xiàn)期望排量后，流至第一行走馬達414和第二 行走馬達422的期望流速使得車輛以期望速度行駛。
圖5示出包括在ECM 320中的邏輯的至少一部分的工作原理圖，ECM 320已在圖3的第一實施方式的上下文中說明。邏輯模塊500接收與各發(fā) 動機和液壓系統(tǒng)部件的操作有關的輸入。第一輸入節(jié)點502設置為接收壓 力信號或壓力值。第一節(jié)點502上的壓力值可以指示如上在第一實施方式 的上下文中所述的第一推進回路310和第二驅動推進回路312中的流體的 壓力。
第二輸入節(jié)點504設置為接收排量信號或排量值。第二節(jié)點504上的 排量值可以指示在第一實施方式系統(tǒng)300的介紹中所述的泵系統(tǒng)304的排 量狀態(tài)。第三輸入節(jié)點506設置為接收發(fā)動機302的發(fā)動機轉速或每分鐘 轉數(shù)(RPM)。該RPM值可以是經(jīng)由通信線路348傳遞至ECM 320的 各種參數(shù)之一。
將第一輸入節(jié)點502、第二輸入節(jié)點504和第三輸入節(jié)點506的值輸入系統(tǒng)負荷系數(shù)關聯(lián)函數(shù)508。該關聯(lián)函數(shù)508可包含各個^t,所述各 個參數(shù)基于預設的系統(tǒng)方程計算系統(tǒng)在任意給定時間的負荷系數(shù)，或者基 于預定的數(shù)據(jù)組(未示出)插值系統(tǒng)在任意給定時間的負荷系數(shù)。所述負 荷系數(shù)可以是指示車輛所利用的能量與從發(fā)動機輸入至系統(tǒng)的總能量的百 分比的無量綱參數(shù)。選擇性地，所述負荷系數(shù)可以是被系統(tǒng)消耗的功、動 力或扭矩，其中被系統(tǒng)消耗的功以功的單位進行測量。因此， 一方面，負 荷系數(shù)可能隨著從發(fā)動機輸入至系統(tǒng)的能量一一其由發(fā)動機的RPM指 示一一的增加而趨向增加。另一方面，負荷系數(shù)可隨著輸入至系統(tǒng)的能量 的降低、以及隨著系統(tǒng)消耗的能量一一其由泵的壓力和當前排量指示一一 的降低而趨向下降?；谇笆?，可理解負荷系數(shù)與發(fā)動機的RPM成比例， 與檢測到的壓力成比例，并且與泵系統(tǒng)的排量成反比。因此，當本輛低速 移動^旦發(fā)動才幾以高RPM運轉時，由于流往4亍走馬達的流體將減少，泵系 統(tǒng)的排量將降低而壓力將趨于升高，所以負荷系數(shù)將升高。
關聯(lián)函數(shù)508也可推斷車輛的期望行駛速度，其如同由來自泵的期望 流體流速表達?？赏ㄟ^將發(fā)動機的RPM與泵排量結合來計算來自泵的期 望流體流速。公知的是，如果已知泵的轉速和泵的排量狀態(tài)，則可計算來 自泵的流體流速。基于這些計算，在第四節(jié)點510處從關聯(lián)函數(shù)508輸出 負荷系數(shù)，并在第五節(jié)點512處輸出期望的流體流速。
馬達操作查找表列函數(shù)514從第四節(jié)點510接收負荷系數(shù)并從第五節(jié) 點512接收期望流速。馬達操作函數(shù)514可包含關聯(lián)負荷系數(shù)與期望流速 的二維或三維數(shù)據(jù)組并給出不同的系統(tǒng)參數(shù)組合一一所述系統(tǒng)參數(shù)組合能 夠形成浪費最低的可接受系統(tǒng)性能。更具體而言，馬達操作函數(shù)514可包 含發(fā)動機RPM值與馬達排量值的不同組合，其不但將使系統(tǒng)的行走馬達 獲得期望的流體流速，而且將使系統(tǒng)內(nèi)的壓力降低，并且甚至能使發(fā)動機 以更低的RPM經(jīng)濟地運轉。作為在馬達控制函數(shù)514內(nèi)的計算或插值的 結果，在第六節(jié)點516的輸出可以是用于每個第一和第二行走馬達的新的 排量指令，所述新的排量指令可如上所述地操作以改變第一和第二^f亍走馬 達的排量。在第七節(jié)點518處的第二輸出可以是在給定條件下使發(fā)動機運轉最優(yōu)化的RPM值。
可將第四節(jié)點510的負荷系數(shù)值與第七節(jié)點518的RPM值一起傳遞 至包含一個或多個發(fā)動機動力曲線的查找表列函數(shù)520。發(fā)動機的常規(guī)動 力曲線或扭矩曲線的示例在圖6中示出。圖6的圖是儲存在控制器內(nèi)的二 維數(shù)組的曲線圖，并且其在發(fā)動機"校準，，時或者當發(fā)動機仍處于其研發(fā) 階段時填充數(shù)值。該圖包括代表發(fā)動機RPM值的范圍的橫軸602，以及代 表扭矩值的范圍的縱軸604。在所示的圖中，縱軸604的扭矩值對應于發(fā) 動機在運轉期間的扭矩輸出。當發(fā)動機以給定的RPM值運轉時，存在多 個扭矩值，對于壓縮點火式發(fā)動機而言，這些扭矩值與噴射到發(fā)動機內(nèi)的 燃料量變化相對應。對于發(fā)動機能夠運轉的每個RPM值，存在一個最大 扭矩值，并且所有最大扭矩值的集合典型地用"凸出"線或動力曲線606 表示。在圖6的圖中，可看出動力曲線606分為三個部分低范圍部分608、 中范圍部分610、以及高范圍部分612。
每個發(fā)動機都具有在其中所述發(fā)動機最有效地運轉的運轉范圍。在圖 6的示例性表示中，發(fā)動機將在沿動力曲線606的中范圍部分610運轉的 期間最有效地運轉。發(fā)動機在中范圍610之上或之下的運轉在燃料消耗方 面的效率是較低的。沿所述動力曲線選擇的RPM和扭矩值作為運轉條件 對發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性是有利的。
返回到圖5的框圖，在節(jié)點510處的負荷系數(shù)和在節(jié)點518處的期望 RPM值可輸入至發(fā)動機運轉函數(shù)520,并被用來選擇一組用于運轉發(fā)動機 的RPM和扭矩條件，所述條件既足以使發(fā)動機的動力輸出滿足液壓系統(tǒng) 的需求，又適于使發(fā)動機以有效率的方式運轉。因此，第八節(jié)點522可傳 送來自查找函數(shù)520的RPM指令或輸出，并且第九節(jié)點524可傳送扭矩 或供給燃料指令。作為發(fā)動機的運轉指令，第八節(jié)點522和第九節(jié)點524 的指令或輸出可經(jīng)ECM 320的其他部分傳遞。
圖7示出包括在ECM420中的邏輯700的至少一部分的工作原理圖， ECM420已在圖4的篳二實施方式的上下文中說明?？衫斫猓緦嵤┓绞?中的控制方案與圖5所示的邏輯系統(tǒng)500相比被簡化，這是因為泵系統(tǒng)的排量是電子控制的。在此，泵控制器702從連接至控制桿的控制傳感器接 收控制信號。所述控制信號經(jīng)第一節(jié)點704輸入泵控制器702。來自連接 至泵系統(tǒng)的排量傳感器的反饋值經(jīng)第二節(jié)點706進入控制器702?？衫斫猓?控制器702可將期望排量與實際排量進行對比并經(jīng)第三節(jié)點708發(fā)出校正 排量指令，該指令將按需調(diào)節(jié)泵的排量。有利地，除泵排量外，控制器702 還可基于控制信號調(diào)節(jié)其他參數(shù)。
如上所述，包含一個或多個發(fā)動機動力曲線的查找函數(shù)710可從泵控 制器接收RPM值和扭矩值，預先選擇所述值以確保液壓系統(tǒng)和發(fā)動機的 最佳運轉。在泵控制器702內(nèi)查找RPM值并經(jīng)第四節(jié)點712傳輸至查找 函數(shù)710,同時將最優(yōu)化的扭矩值經(jīng)第五節(jié)點714傳輸至查找函數(shù)710。如 上所述，壓力值、RPM值和排量值可經(jīng)相應的節(jié)點718、 720和722輸入 負荷系數(shù)關聯(lián)函數(shù)716以在第六節(jié)點724得到輸入至泵控制器702的負荷 系數(shù)值?；谇笆?，發(fā)劫機查找函數(shù)710可分別經(jīng)節(jié)點726和728將RPM 和扭矩指令輸出至發(fā)動機，所述指令與第三節(jié)點708處的排量指令一起使 得車輛以有效率和經(jīng)濟的方式運轉。
工業(yè)適用性
本發(fā)明可應用于具有液壓系統(tǒng)和與該液壓系統(tǒng)相關的發(fā)動機的車輛， 所述液壓系統(tǒng)包括一個或多個可變排量泵、 一個或多個靜液壓行走馬達， 其中發(fā)動機運轉以驅動泵?？刂茥U可機械地或電氣地傳送來自于操作員的 車速指令。所述液壓系統(tǒng)然后可控制系統(tǒng)的各個部件以實現(xiàn)和保持期望速 度，但有利地，還可優(yōu)化所述系統(tǒng)和/或發(fā)動機的運轉以實現(xiàn)更經(jīng)濟的工況。
根據(jù)本發(fā)明的液壓系統(tǒng)包括電子控制器，其設置為從布置在推進回路 中的流體壓力傳感器接收反饋。所述控制器將該壓力用作推進回路上的負 荷指示。當壓力低時，發(fā)動機輸入至液壓系統(tǒng)的能量可恰當?shù)貪M足系統(tǒng)需 求，浪費的能量極少或者沒有浪費能量。反之，當壓力增加時，控制器推 斷輸入至系統(tǒng)的能量大于系統(tǒng)需要的能量。在此類情形下，系統(tǒng)能夠通過 降低發(fā)動機的動力輸出和/或調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的泵或行走馬達的排量來調(diào)節(jié)輸 入至系統(tǒng)的能量，從而減少能量浪費并改善整體系統(tǒng)效率和燃料消耗。可理解前述說明提供了所揭示的系統(tǒng)和技術的示例。然而，可預期本 發(fā)明的其他實施方式可在細節(jié)上不同于前述示例。對本發(fā)明或其示例的所 有描述都意在描述在此所述的具體示例，而不意味著更普遍地對本發(fā)明的 范圍進行任何限制。關于特定特征的所有語言差異和貶抑用來表示那些特 征缺乏優(yōu)先性，而不應將其從本發(fā)明的范圍排除，除非特別指出。
相應地，本發(fā)明在適用法律允許的范圍內(nèi)包括在此所附的權利要求書 中的主題的所有改型和等價物。此外，上述元件的所有可能變化的組合都 包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)，除非在此特指或明顯與上下文抵觸。
權利要求
1. 一種用于操作靜液壓驅動車輛的方法，所述車輛包括與之相關的發(fā)動機，所述發(fā)動機與能夠經(jīng)至少一個靜液壓行走馬達泵送流體流的流體泵操作地相關，所述發(fā)動機在第一工況下運轉，所述發(fā)動機響應至少一組由電子控制模塊指令的工況，所述方法包括給控制裝置設定與所述泵的第一排量設定對應的期望流體流速；通過使所述流體流經(jīng)過所述行走馬達而以行駛速度驅動所述車輛；用傳感器檢測所述流體流的壓力并將所述壓力傳遞至電子控制器；基于所述流體流的壓力、所述泵的排量設定和至少一個來自所述第一工況的參數(shù)，通過所述電子控制器判定所述發(fā)動機的期望工況；以及使所述發(fā)動機在所述期望工況下運轉、同時保持行駛速度恒定。
2. 如權利要求l所述的方法，進一步包括基于所述流體流的壓力、 所述泵的排量設定和至少一個來自所述第一工況的參數(shù)中的至少一個來調(diào) 節(jié)至少 一個靜液壓行走馬達的排量設定。
3. 如權利要求i所述的方法，其中所述判定期望工況的步驟包括發(fā) 出發(fā)動機轉速和發(fā)動機扭矩的指令。
4. 如權利要求1所述的方法，其中所述第一工況和所述期望的工況 與儲存在所述電子控制器內(nèi)的動力曲線相關聯(lián)。
5. 如權利要求l所述的方法，進一步包括調(diào)節(jié)所述泵的排量。
6. 如權利要求l所述的方法，進一步包括檢測所述泵的排量位置。
7. 如權利要求1所述的方法，進一步包括檢測至少一個靜液壓行走馬達的排量位置。
8. —種用于靜液壓驅動車輛的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)以可操作的 方式與可變排量泵相關，所述可變排量泵連接到至少一個液壓行走馬達并 產(chǎn)生可控的運動流體流，所述流體流流經(jīng)所述液壓行走馬達、以行駛速度 驅動所述車輛，所述可變排量泵經(jīng)由流體輸送管線連接至所述液壓行走馬 達并經(jīng)由傳動裝置連接至發(fā)動機，所述發(fā)動機響應電子控制模塊的供給燃 料指令，所述控制系統(tǒng)包括控制裝置，其連接至所述可變排量泵并操作地設定所述運動流體流的 期望流速；排量傳感器，其連接至所述可變排量泵并設置成檢測所述可變排量泵 的排量設定；壓力傳感器，其設置成檢測所述流體輸送管線中的運動流體的壓力； 所述電子控制模塊設置成接收運動流體流的期望流速；從所述排量傳感器接收排量設定；接收所述流體傳輸管線中的運動流體的壓力；基于所述排量設定和壓力判定泵負荷系數(shù)；對照發(fā)動機運轉參數(shù)的映射基于所述泵負荷系數(shù)和所述期望流速的 插值計算發(fā)動機運轉參數(shù)；基于所述計算出的發(fā)動機運轉參數(shù)改變所述發(fā)動機的供給燃料指 令、所述泵的排量設定和所述行走馬達的排量設定中的至少一個。
9. 如權利要求8所述的控制系統(tǒng)，進一步包括與所迷至少一個液壓 行走馬達相關的致動器，該致動器連接至所述電子控制模塊，所述電子控 制模塊進一步設置成基于運動流體的壓力改變所述行走馬達的排量設定。
10. 如權利要求8所述的控制系統(tǒng)，進一步包括與所述可變排量泵相關的致動器，該致動器操作以改變所述可變排量泵的排量設定，該致動器 以可操作的方式連接至所述電子控制模塊。
全文摘要
一種靜液壓驅動車輛，包括操作地與將流體供應至行走馬達的泵相關的發(fā)動機?？刂破骰诟鞣N檢測到的狀態(tài)和發(fā)動機工況判定發(fā)動機的期望工況、同時保持車輛的行駛速度恒定。
文檔編號B60W10/06GK101445103SQ20081017946
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權日2007年11月29日
發(fā)明者M·奇澤姆, S·D·倫德奎斯特, S·尼爾森 申請人:卡特彼勒鋪路產(chǎn)品公司